溫室氣體是油氣工業(yè)的“寶貝”

時(shí)間才進(jìn)入4月，夏天的氣息已經(jīng)撲鼻而來(lái)，高溫更是讓人心煩意亂。而這一切的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;，就是導(dǎo)致地球溫度不斷上升的溫室氣體，在這些溫室氣體中，65%以上為二氧化碳（CO2）。

 

二氧化碳?xì)怏w具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中形成一種無(wú)形的“玻璃罩”，使太陽(yáng)輻射到地球上的熱量無(wú)法向外層空間散發(fā)，導(dǎo)致地球表面變熱。自工業(yè)革命以來(lái)，二氧化碳的增長(zhǎng)速度是上一次冰河時(shí)代結(jié)束時(shí)的100倍。不僅如此，二氧化碳還會(huì)在大氣中停留數(shù)千年，進(jìn)一步加劇地球變熱，從而導(dǎo)致一系列極端問(wèn)題的發(fā)生。

 

那么，面對(duì)“來(lái)勢(shì)洶洶”的二氧化碳?xì)怏w，除了依靠自然循環(huán)吸收之外，人類還有其它的辦法嗎？有！那就是“捕捉”二氧化碳?xì)怏w，并把它“關(guān)”起來(lái)并加以利用。

 

從地質(zhì)循環(huán)來(lái)看，二氧化碳主要是由燃燒煤等化石燃料而產(chǎn)生，但“解鈴還需系鈴人”，在人類油氣開(kāi)采過(guò)程中，二氧化碳卻是離不開(kāi)的伙伴，與其有著不解之緣。尤其在非常規(guī)油氣開(kāi)發(fā)與二氧化碳減排工作均面臨諸多困難的今天，二氧化碳因其特殊物性，在有效提高非常規(guī)資源開(kāi)發(fā)效率上卻是一個(gè)利器，堪稱油氣工業(yè)的“寶貝”。

 

在油氣田開(kāi)采最初，一部分油氣在巨大的壓力下，可以自己噴射出來(lái)，但是慢慢的，有些巖層孔隙中的油氣就失去了自噴能力。后來(lái)研究人員相繼發(fā)明了注水驅(qū)油、化學(xué)驅(qū)油和蒸汽驅(qū)油等開(kāi)采技術(shù)。而這其中，利用二氧化碳開(kāi)采油氣，不僅能把孔隙中的油氣開(kāi)采出來(lái)，同時(shí)在二氧化碳驅(qū)的過(guò)程中還能把部分二氧化碳埋存到油層中，在油田廢棄后實(shí)現(xiàn)將其永久“關(guān)”在地下，可謂是一舉兩得。

 

能夠?qū)崿F(xiàn)如此，主要得益于二氧化碳獨(dú)特的特性，當(dāng)溫度壓力高于臨界點(diǎn)時(shí)，其性質(zhì)發(fā)生變化：形態(tài)近于液體，黏度近于氣體，擴(kuò)散系數(shù)為液體的100倍，這時(shí)的二氧化碳是一種很好的溶劑，其溶解性、穿透性均超過(guò)水、乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑。當(dāng)原油溶于二氧化碳時(shí)，可以補(bǔ)充地層能量使原油體積膨脹，黏度下降，還可以降低油水間的界面張力，形成溶解氣驅(qū)，提高原油流動(dòng)能力，從而提高油田驅(qū)油效率與采收率。

 

也正因?yàn)槎趸季哂腥绱藘?yōu)秀的“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”能力，在非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)提上日程的今天，它在開(kāi)采具有“三低”特性、水敏和水鎖等現(xiàn)象的非常規(guī)油氣儲(chǔ)層時(shí)，具有對(duì)儲(chǔ)層傷害小、增產(chǎn)幅度大、節(jié)水環(huán)保和一體化封存等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。主要就是通過(guò)向致密儲(chǔ)層注入二氧化碳，利用二氧化碳與甲烷在地層中吸附能力的差別置換甲烷，溶于原油，降低原油黏度，同時(shí)溝通儲(chǔ)層，形成縫網(wǎng)，有效增加儲(chǔ)層的滲透率，進(jìn)而提高油氣采收率。而頁(yè)巖等致密儲(chǔ)層本身結(jié)構(gòu)致密，具備良好的封存條件，是繼老油氣田后，實(shí)現(xiàn)二氧化碳地下埋存的又一良好場(chǎng)所。

 

我國(guó)低滲透和稠油資源非常豐富，在這些油藏中利用二氧化碳提高采收率的潛力巨大。超臨界二氧化碳以其極強(qiáng)的流動(dòng)性和擴(kuò)散性，貫穿能力好，易形成復(fù)縫網(wǎng)絡(luò)，正在用于頁(yè)巖油氣儲(chǔ)層壓裂。尤其最近，我國(guó)在松遼盆地頁(yè)巖油儲(chǔ)層中創(chuàng)新使用超臨界二氧化碳大型復(fù)合壓裂工藝，取得了陸相常壓高粘土頁(yè)巖油戰(zhàn)略突破，進(jìn)一步證實(shí)了該技術(shù)的可靠與有效。

 

那么，我國(guó)可供二氧化碳居住的“家”多不多呢？沉積盆地是可以封存二氧化碳的地質(zhì)構(gòu)造，國(guó)內(nèi)適宜進(jìn)行油氣勘探的沉積盆地總面積約550×104平方千米，尤其我國(guó)東部火力發(fā)電廠較為集中，油氣田為數(shù)甚多，是國(guó)內(nèi)實(shí)施二氧化碳“捕捉”并進(jìn)行地質(zhì)封存的有利條件。

 

當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)成為世界第二大二氧化碳排放國(guó)，減排形式非常嚴(yán)峻，單純進(jìn)行埋存需要投入巨大的資金，而在諸多二氧化碳減排方法中，地質(zhì)永久封存是處置二氧化碳最有效最現(xiàn)實(shí)的方法。因此發(fā)展二氧化碳埋存與油氣田高效開(kāi)發(fā)一體化技術(shù)，能夠起到“一箭雙雕”的作用，無(wú)論是對(duì)于節(jié)能減排還是提高油氣采收率都具有重要的意義。

 

相信在不久的將來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷覺(jué)醒，以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，溫室氣體二氧化碳不僅不會(huì)再危害人類，反而會(huì)成為人類的工具，幫助人們更好地建設(shè)美麗地球，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處。

 

（作者單位：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心）